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Fakultät Life Sciences
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Forschung

Projekt 1: „Optimierung der Transfektionseffizienz eukaryontischer Zellen“

Zur Manipulation von Zellen ist das effiziente Einbringen von rekombinanter DNA essentiell. Die aktuell zur Verfügung stehenden Methoden sind jedoch zum einen sehr kostspielig und zum anderen meist für größere Zellzahlen ungeeignet. In diesem Projekt sollen die Aufnahmewege der DNA in eukaryontische Zellen mit den beteiligten Zellorganellen untersucht werden (Endocytose, Phagocytose, Autophagie), mit dem Ziel, die der DNA-Aufnahme zugrunde liegenden Mechanismen zu optimieren.

Projekt 2: „Regulation des endocytotischen Recycling-Weges durch Rab-GTPasen“

Unsere Arbeiten beschäftigen sich mit einem zentralen Forschungsgebiet der molekularen Zellbiologie, den Mechanismen des intrazellulären Proteintransportes zwischen Zellorganellen und insbesondere mit der Frage, wie die Spezifität dieser Interaktionen gewährleistet wird. Die Transportschritte werden durch Vesikel vermittelt, die sich mit ihrer Fracht von einem Zellkompartiment abschnüren, um mit einem anderen wieder zu verschmelzen. Bei der Vielzahl zellulärer Transportwege wird die notwendige Spezifität durch Signalstrukturen auf den Vesikeln garantiert die eine Interaktion/Fusion mit der „richtigen“ Zielorganelle vermitteln. Es handelt sich hierbei um eine Familie von kleinen GTP-bindenden Proteinen (Rab-GTPasen), mit jeweils spezifischer subzellulärer Lokalisation, wobei jeder Transportschritt durch ein bestimmtes Rab-Protein reguliert wird. Unsere Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf einen bisher noch nicht untersuchten Aspekt der Endocytose, der Regulation des vesikulären Transportes in dem Recycling-Weg, wie er z.B. vom Transferrin-Rezeptor durchlaufen wird.

Die Analyse des Recycling-Weges erfolgt außerhalb des komplexen Systems Zelle mit Hilfe von in vitro-Systemen: Nach der Immunisolierung der für das Recycling von Rezeptoren zentralen Organelle - des Recycling-Kompartiments - rekonstituieren wir in vitro den Transport zu dieser Organelle hin (Endocytose) bzw. von ihr weg (Recycling zurück zur Plasmamembran), mit dem Ziel, die beteiligten regulatorischen Faktoren (u.a. Rab-GTPasen) und molekularen Mechanismen zu identifizieren. Darüber hinaus untersuchen wir, ob das Recycling-Kompartiment ein Verknüpfungspunkt von Endocytose, Exocytose und Transcytose ist, eine Fragestellung von großer medizinischer Relevanz (z.B. Eintritt von bakteriellen und pflanzlichen Toxinen).

Ein Übersichtsartikel (PDF) über dieses Forschungsgebiet befindet sich auf Server "N" unter "Ullrich" (Ullrich et al., 2001. Vesikeltransport: Wie Zellen Proteine versenden. BIOforum 9:587-588).

Projekt 3: „Subproteomanalyse des Recycling-Weges von normalen und Tumorzellen mit Hilfe magnetischer Nanopartikel“     
 
Für das Verständnis der Tumorentstehung ist die Identifizierung der daran beteiligten Proteine entscheidend. Der viel versprechende Ansatz der Proteomanalyse gesunder und kranker Zellen wird jedoch durch die enorme Komplexität ganzer Zellen erschwert. In diesem Forschungsprojekt soll der Fokus auf ein Subproteom gerichtet werden, das des endocytotischen Recycling-Weges. Grund dafür ist die Tatsache, dass in vielen Krebszellen die Konzentration tumorrelevanter Proteine (Rezeptoren, Zelladhäsionsproteine) auf der Zelloberfläche verändert ist und diese Faktoren typischerweise den Weg von Endocytose und Recycling durchlaufen. Eine Fehlregulation des Transportweges könnte die veränderte Präsenz auf der Zelloberfläche verursachen. Mit Hilfe spezifisch über rezeptorvermittelte Endozytose aufgenommene magnetische Nanopartikel sollen die Organellen des Recycling-Weges von normalen und Tumorzellen isoliert werden. Durch vorsichtigen Zellaufschluss werden dafür zu verschiedenen Internalisierungszeiten von den Zelllysaten Postnukleäre Überstande (PNS) hergestellt. Aus diesen PNS sollen die Nanopartikel enthaltenden Organellen durch magnetische Separierung für die nachfolgende Proteomanalyse isoliert werden. Die Subproteome der isolierten Organellen sollen durch 2-D-Gelelektrophorese verglichen werden. Die Auflösung dieser Methode sollte für die Subproteome vollkommen ausreichend sein (bis zu 3.000 Proteine trennbar). Die in der 2-D-Gelelektrophorese identifizierten Proteine sollen massenspektrometrisch analysiert und deren Lokalisation und Funktion bestimmt werden. Ziel ist es, die Fehlregulation molekular zu verstehen und dadurch Tumormarker zu finden. Validierte Proteine könnten als Biomarker in der Diagnostik sowohl als „targets“ für die Entwicklung von neuen Medikamenten und Therapieformen dienen.

Projekt 4: “Identifizierung von Markerproteinen durch Proteomanalyse von CHO-Zellkulturen für die Entwicklung eines in vitro-Toxizitätstests“  
   
Im Rahmen des dritten Forschungsprojektes soll die Proteomanalyse unbehandelter und mit toxischen Stoffen behandelter Zellen Proteinmarker liefern, die für eine sensitive Toxizitätsanalyse verwendet werden können. Letztendliches Ziel ist es, auf der Basis der Proteinmarker ein Real-Time-PCR-Assay zu entwickeln, der schnell und empfindlich eine Aussage über die Toxizität einer Substanz erlaubt. 

Letzte Änderung: 10.05.17

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